工业自动化网络技术
2004年11月A版
工厂里车间的面貌日新月异。在过去,我们面对的是起重机和电动车辆。现在,我们和网络技术打交道。从电流环到RS-485,从Modbus到Devicet 和PROCFInet,到处充斥着协议、技术和标准。
二十年前,分立制造系统尤如自动化的岛屿。可编程控制器技术处于支配地位。五年后,串行通信风靡一时。条形码读出器、定标器和操作者接口设备拓展了自动化岛屿的边界。
十年前爆发传感器总线大战。在随后的十年中,Interbus、SDS、DeviceNet、Profibus,以及其它各种总线此起彼伏,为其效率、数据包速率、确定性和成本争论不休。在这些日子里,控制工程师要竭尽全力解决各种问题,让网络系统正常地运转起来。
过去的五年相对地平静和繁荣。传感器大战已经结束;自动化岛屿已明显地扩张。上百种传感器网络已精简为几种标准总线。网络技术标准和依从性测试已赶上供应商竞相增加网络设备的速度。培训计划和成熟的经验使自动化岛屿之间的互连成为可能,这仅仅在几年前还是无法想象的。
目前,对PLC控制的生产车间,以太网已实用化,局域网的战斗日益白热化。以太网是比传感器总线更优越？它在那类应用中？到目前为止还没有统一意见,就象有关传感器总线一样,有种种不同的观点。在展望未来之前,先让我们考察一下目前的状况。
ASiBus
ASi是西门子公司推出的、PTO(Profibus贸易组织)支持的一种硬件替代总线。它具有主—从结构,从设备最多可达62个。它在单根电缆内整合了数据和电源,速度极快,对31个从设备而言,周期时间仅为5ms。ASi结构简单,较典型的通信网络中心支持更多的拓扑,包括星形、线型、分技术和树形结构。虽然它现在能够支持某些模拟数据,但仍不易支持串行设备,诸如条形码读出器、定标器、仪表和操作接口。 ASi增长十分快速。它日益广泛地使用在多种行业,尤其是食品加工、制瓶和制药行业,因为这些行业,不需要Profibus和DeviceNet的附加功能。
Modbus
Modbus是本文提及的所有网络通信标准中最早的一种。由于其历史悠久、普及率高、安装节点数多,它也是本文所讲的唯一串行通信标准。其协议简单、明了;每个设备表示为寄存器(16位无符号整数)和位的集合。一组带有精确消息帧的极简单命令集,使该协议成为串行设备的30年优胜者。由于它的设备表示方法简单、消息帧简明,容易实现Modbus。当然,寄存器和位还不具备恰当地表示较复杂设备(如质量流量控制器、运动控制器、以及驱动系统)的能力。
DeviceNet
DeviceNet是一个应用层协议,它使用最初由德国bosch公司研发的控制区域网(CAN)技术。CAN可支持单一拓扑,带节点
